NumPyで行列演算をしてみる

岩手県立大学アドベントカレンダー17日目です！お疲れ様です、Jack (@kazuhikoyamashita)です。
最近のマイブームはPythonです。今回は、numpyを利用して行列演算をしてみます。

NumPyとは

NumPyとは、数値計算を行うための拡張モジュールです。
詳細は下記リンクをご覧ください。
http://www.numpy.org/

pipをインストールしましょう

numpyをインストールするには、pipコマンドが必要です。
pipコマンドをインストールするには、easy_installでインストールしましょう。
下記コマンドを入力してください。

% easy_install pip 

pipコマンドでnumpyをインストールする

numpyをインストールするには、下記コマンドを実行します。
今回インストールされたnumpyのバージョンは1.10.2です。

% pip install numpy
Collecting numpy
  Downloading numpy-1.10.2-cp35-cp35m-macosx_10_6_intel.macosx_10_9_intel.macosx_10_9_x86_64.macosx_10_10_intel.macosx_10_10_x86_64.whl (3.7MB)
    100% |████████████████████████████████| 3.7MB 133kB/s 
Installing collected packages: numpy
Successfully installed numpy-1.10.2

使ってみる

m1とm2という行列を用意し、和差積商とm1の逆行列を求めてみます。
プログラムは下記となります。

# -*- coding: utf-8 -*-
import numpy as np
from numpy import linalg as la

m1 = np.matrix('1 2; 3 4')
m2 = np.matrix('5 6; 7 8')

# 和
print("#### 和")
print(m1 + m2)

# 差
print("#### 差")
print(m1 - m2)

# 要素同士の積
print("#### 要素同士の積")
print(m1 * m2)

# 要素同士の商
print("#### 要素同士の商")
print(m1 / m2)

# m1の逆行列
print("#### m1の逆行列")
print(la.inv(m1))

出力結果は下記となります。
逆行列が簡単に計算できて便利ですね。

% python sample.py
#### 和
[[ 6  8]
 [10 12]]
#### 差
[[-4 -4]
 [-4 -4]]
#### 要素同士の積
[[19 22]
 [43 50]]
#### 要素同士の商
[[ 0.2         0.33333333]
 [ 0.42857143  0.5       ]]
#### m1の逆行列
[[-2.   1. ]
 [ 1.5 -0.5]]

以上！